桐油涂覆對多聚磷酸銨改性杉木阻燃性能與抗流失性的影響

范友華,康 地,李志高,周向東,袁利萍

(1.省部共建木本油料資源利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖南 長沙 410004;2.湖南省林業(yè)科學(xué)院,湖南 長沙 410004;3.湖南閩新新材料有限公司,湖南 永州 425700;4.中南林業(yè)科技大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院,湖南 長沙 410004)

杉木(Cunninghamialanceolata)是中國特有的樹種,是一種由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成的天然復(fù)合材料,具有生長迅速、來源豐富、易加工的特點(diǎn),以及其他合成材料無法比擬的環(huán)境學(xué)特性,在家具、裝修和建筑等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用[1-4]。木材中所含的主要元素有碳、氫、氧及少量氮和其他無機(jī)物,是一種固體可燃物。木材不僅易燃,燃燒時(shí)釋放出大量的熱能,能加速火的蔓延和火災(zāi)強(qiáng)度,產(chǎn)生的煙氣往往是導(dǎo)致人員傷亡的重要原因,木材的易燃性制約了其在家具、裝修和建筑行業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì),城市建筑物火災(zāi)是造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失的重要推手。根據(jù)《建筑內(nèi)部裝修設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定,公共場所使用的天然木材的燃燒性能等級為B2級要求。為了降低木材可燃性給社會帶來的巨大損失,擴(kuò)大木材及木制品的應(yīng)用領(lǐng)域,對木材阻燃防火處理刻不容緩[5-9]。

目前常見的木材阻燃劑有磷-氮系水基阻燃體系[10-13]、膨脹型阻燃體系[14-16]。多聚磷酸銨(APP)是新型的高效、無毒、無鹵阻燃體系之一,在木材阻燃技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用[17-20],然而其具有水溶性、易流失等缺點(diǎn),在阻燃木材表面涂飾高分子樹脂材料是防止阻燃劑析出流失、增強(qiáng)處理木材穩(wěn)定性的重要策略之一。

桐油是我國特有的木本油料樹種桐樹(Verniciafordii)果實(shí)經(jīng)壓榨得到的重要工業(yè)原料油,主要成分為α-桐油酸三甘油酯,分子結(jié)構(gòu)中富含多個(gè)不飽和共軛雙鍵,因而在空氣中與氧氣反應(yīng)時(shí)可固化成膜,該膜具有防水耐潮、附著力強(qiáng)、耐光照等性能,是一種優(yōu)良的木材防腐增穩(wěn)改良劑[21-22]。滲入木材內(nèi)部的桐油原位固化后,可對木材細(xì)胞壁具有加固增強(qiáng)作用,這種填充在木材細(xì)胞中的APP桐油體系對木材具有密實(shí)強(qiáng)化作用,在木制品的正常使用中具有增穩(wěn)、疏水、耐磨等作用,發(fā)生火災(zāi)時(shí)還具有阻燃的作用。綜上所述,本研究考察桐油涂覆對APP處理木材的性能影響,以期達(dá)到對木材阻燃的同時(shí),提高APP的抗流失性。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

杉木,含水率為10%～12%,湖南巧匠德品有限公司提供;多聚磷酸銨(ammonium polyphosphate,APP,聚合度n<10,水溶解度>170 g·100 mL-1),什邡市長豐化工有限公司提供。

1.2 儀器設(shè)備

浸漬改性罐,自制,設(shè)計(jì)壓力1.88 MPa;氧指數(shù)測定儀,JF-3型,北京中航時(shí)代;錐形量熱儀,FTT0007,英國FTT公司;掃描電子顯微鏡,HitachiSU8010型,日本日立公司;同步熱分析儀,TGA-Q500,美國TA公司;微電腦恒溫恒濕試驗(yàn)機(jī),KQ-10000-TE,東莞慶聲。

1.3 阻燃改性杉木的制備

將APP配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%～6%的水溶液,采用滿細(xì)胞浸漬法對杉木試件進(jìn)行浸漬處理,浸漬工藝為真空時(shí)間30 min、浸漬壓力0.9 MPa,浸漬時(shí)間60 min,后真空時(shí)間10 min。所有試件在103 ℃干燥至恒重,藥劑抗流失性試件尺寸為20 mm×20 mm×20 mm,錐形量熱儀試件尺寸為100 mm×100 mm×10 mm,木材抗彎彈性模量試件尺寸為300 mm×20 mm×20 mm。試件氣干后,置于103 ℃下烘干至絕干。計(jì)算試件的載藥率見式(1)。

M=(m2-m1)/m1×100%

(1)

式中:M為載藥率(%);m1為浸漬前試件質(zhì)量恒定后的質(zhì)量(g);m2為浸漬后試件質(zhì)量恒定后的質(zhì)量(g)。

在絕干阻燃改性試件表面均勻涂覆一層桐油[23],室溫下氣干后,再在103 ℃下烘干至絕干,經(jīng)計(jì)算,桐油的涂覆量為0.04 g·cm-2。

1.4 測試與分析

1.4.1 極限氧指數(shù)的測定方法 極限氧指數(shù)(limiting oxygen index,LOI)試件尺寸為150 mm×5 mm×5 mm,浸漬處理工藝與1.3相同。參照《塑料用氧指數(shù)法測定燃燒行為GB/T 2406.2-2009》進(jìn)行。

1.4.2 阻燃劑抗流失性 所有木材試件,參照美國木材防腐學(xué)會(american wood protection association standards) (E11) (WPA E11-2007)《木材防腐劑抗流失性測試方法》進(jìn)行流失試驗(yàn),將載藥量相近的4塊試件作為一組,置于三角瓶中,加入300 mL蒸餾水,浸沒試件,放到磁力攪拌器上不斷攪拌,按6、24、48、48 h……的時(shí)間間隔更換流失水,持續(xù)流失14 d。流失試驗(yàn)結(jié)束后,將試件氣干,再將樣品置于103 ℃下烘至絕干。樣品的抗流失性計(jì)算見式(2)。

P=(m1-m2)/m1×100%

(2)

式中:P為試件中阻燃劑的流失率(%);m1為阻燃樣品的絕干質(zhì)量(g);m2為抗流失試驗(yàn)后樣品的絕干質(zhì)量(g)。

1.4.3 微觀結(jié)構(gòu) 采用環(huán)境掃描電鏡觀察阻燃劑在木材中的分布情況,并用EDS能譜儀定性分析阻燃劑特征元素的含量,測試前,對試件表面進(jìn)行噴鉑金處理。

1.4.4 阻燃處理單板的熱重分析 運(yùn)用熱重分析儀測試阻燃處理后樣品的熱降解性能。稱取8～12 mg絕干粉末,在高純氮?dú)鈿夥障掠?5 ℃加熱至800 ℃,升溫速率10 ℃·min-1,氣體流量50 mL·min-1。

1.4.5 燃燒性能評價(jià) 參照ISO5660-1標(biāo)準(zhǔn),運(yùn)用錐形量熱儀測量木材樣品的燃燒性能。試件尺寸為100 mm×100 mm×10mm。測試時(shí),試件置入錐形量熱儀輻射錐下,輻射強(qiáng)度為50 kW·m-2,材料表面溫度約為760 ℃。

1.4.6 木材抗彎彈性模量的測定 將氣干至平衡含水率的試件,參照《木材抗彎彈性模量測定方法》GB/T 1936.2-2009的方法測定試件的抗彎彈性模量(MOE)和靜曲強(qiáng)度(MOR)。

2 結(jié)果與分析

2.1 阻燃劑的確定

APP具有較強(qiáng)的催化木材成炭阻燃作用,可顯著降低木材燃燒放熱速度和放熱量,大幅增加試件的LOI[24-25]。經(jīng)不同改性處理方式后木材載藥率與極限氧指數(shù)見表1。由表1可知,未經(jīng)處理的杉木試件LOI為20.2%,為可燃物。試件載藥率和LOI均隨著阻燃劑APP的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大而增加,當(dāng)APP質(zhì)量分?jǐn)?shù)<5%時(shí),LOI<32%,燃燒性能分級達(dá)不到B1級要求;當(dāng)APP質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時(shí),杉木載藥率為13.25%,LOI為34.5%,燃燒性能分級可達(dá)到B1級要求。從經(jīng)濟(jì)的角度考慮,APP質(zhì)量分?jǐn)?shù)選擇5%。桐油是可燃性干性油脂,對阻燃具有一定的負(fù)面影響。杉木試件涂覆桐油后,LOI下降到16.4%。阻燃試件涂覆桐油后,LOI下降到29.3%,仍達(dá)到《建筑內(nèi)部裝修設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定的公共場所使用的天然木材的燃燒性能等級為B2級要求。

表1 不同改性處理方式木材的載藥率與極限氧指數(shù)

2.2 改性杉木的微觀結(jié)構(gòu)表征和EDS分析

圖1為杉素板、APP阻燃處理的杉木樣品及桐油涂覆樣品的掃描電鏡圖。從圖1A可以看出,杉木內(nèi)部是由導(dǎo)管、木纖維及紋孔等相互連通的孔道結(jié)構(gòu)組成,未處理樣品內(nèi)部光滑,導(dǎo)管及紋孔中無填充物。圖1B為APP阻燃處理后杉木的掃描電鏡圖,由圖1B可知,阻燃劑填充在木材導(dǎo)管、紋孔、細(xì)胞壁及細(xì)胞間隙之間,無機(jī)組分的阻燃劑水溶液經(jīng)浸漬工藝進(jìn)入木材內(nèi)部,干燥后物理填充在木材細(xì)胞腔或附著在細(xì)胞壁上,增強(qiáng)了木材的力學(xué)性能與尺寸穩(wěn)定性,進(jìn)而可提高木材的綜合性能。涂覆桐油并未破壞樣品的微觀結(jié)構(gòu)(圖1C)。經(jīng)桐油涂覆的阻燃樣品,桐油在阻燃劑表面附著固化成膜,高分子膜原位封閉阻燃劑,提高阻燃劑的抗流失性。

A.未處理杉木素板;B.5%APP阻燃處理樣品;C.桐油涂覆杉木樣品;D.桐油涂覆阻燃樣品

由圖2可知,復(fù)合阻燃劑進(jìn)入木材內(nèi)部粘附在細(xì)胞壁上,阻燃劑有效成分的氮(N)、磷(P)質(zhì)量比分別為17.79%和8.38%,說明阻燃劑成功進(jìn)入木材內(nèi)部。

圖2 阻燃處理杉木試件的能譜圖

2.3 阻燃杉木的熱解分析

圖3為杉木素材和阻燃處杉木板的熱重分析(TG)和示差掃描量熱(DSC)曲線。由圖3A可知,阻燃處理試樣TG曲線與對照試樣一致,熱分解過程主要分3個(gè)階段。第1階段(溫度低于200 ℃)質(zhì)量損失主要?dú)w因于物理水、醛類等小分子物質(zhì)揮發(fā);第2階段是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素?zé)岱纸庖约癆PP分解階段,TG曲線快速下降,且質(zhì)量損失較大,阻燃樣品的熱解溫度區(qū)間為200～260 ℃,而杉木素板的熱解溫度區(qū)間為260～380 ℃,這說明阻燃劑參與并催化了木材的分解過程,使木材的分解過程提前,分解反應(yīng)的起始溫度提前了60 ℃[17]。第3階段為炭化階段,TG曲線相對較為平緩,失重溫度區(qū)間較大,質(zhì)量損失較少。杉木試件阻燃性能的提高與其最終殘?zhí)苛康脑黾语@著相關(guān),炭層結(jié)構(gòu)的形成,起到物理屏障的作用,有效阻隔熱量傳遞和可燃物的釋放,而且成炭量越高,炭層越厚,物理屏蔽作用越明顯,燃燒時(shí)接受外界的熱量越少,釋放的可燃?xì)怏w和煙氣也越少,阻燃抑煙性能越好。杉木試件經(jīng)涂覆桐油前后的熱分解行為基本一致,說明涂覆桐油對試件的熱分解行為影響較小,由涂覆桐油前后試件的殘?zhí)苛靠芍?未做阻燃處理的試件涂覆桐油前后的殘?zhí)苛糠謩e為16.43%和15.75%,而阻燃杉木的殘?zhí)苛糠謩e達(dá)39.29%和37.95%,阻燃處理后杉木的殘?zhí)苛匡@著增加。

由杉木素材和阻燃樣品的DSC曲線可知,杉木有2個(gè)明顯的吸熱峰,低溫區(qū)(67 ℃)為小分子揮發(fā)時(shí)吸收環(huán)境中的熱量,366 ℃處尖的吸收峰為纖維素分解的吸熱峰。杉木經(jīng)阻燃處理后,熱分解行為發(fā)生顯著變化,低溫區(qū)為小分子揮發(fā)時(shí)出現(xiàn)吸收峰,200 ℃為APP熱分解吸收熱的寬峰,同時(shí)366 ℃左右的尖峰消失,表明阻燃劑的熱分解改變了纖維素的熱分解行為,阻燃處理試樣熱解溫度低至300 ℃以下,阻燃劑使纖維催化脫水、重排交聯(lián)炭化而使熱解產(chǎn)物中可燃性氣體大大減少[24,26]。264 ℃的放熱峰可能使亞穩(wěn)定狀態(tài)的Ⅰ-型APP轉(zhuǎn)變?yōu)楦€(wěn)定的Ⅱ-型結(jié)構(gòu)的APP釋放的熱量,APP晶型的轉(zhuǎn)變,更有利于杉木表面炭層的熱穩(wěn)定性[27]。從以上結(jié)果分析可知,APP阻燃杉木既能有效縮短熱解階段的溫度區(qū)間,還能顯著促進(jìn)木材交聯(lián)炭化增加殘?zhí)苛?達(dá)到很好的阻燃和抑煙協(xié)同作用。

2.4 阻燃試件的燃燒性能

2.4.1 熱釋放速率和總熱釋放量 經(jīng)阻燃處理和桐油涂覆的杉木試件的CONE數(shù)據(jù)見表2。由表2可知,未經(jīng)阻燃處理試件的熱釋放速率峰值(PHRR)和總熱釋放量(THR)明顯高于阻燃試件。桐油在增加木材穩(wěn)定性、防腐方面表現(xiàn)出優(yōu)異性能,在木質(zhì)古建筑保護(hù)修復(fù)中得到廣泛應(yīng)用,但高的含碳量也極易燃燒,可以看出,阻燃樣品經(jīng)桐油涂覆后PHRR和THR明顯高于未涂覆的阻燃樣品,然而仍低于對照樣杉木試件,PHRR也下降了24.05%。涂覆桐油試件的CONE數(shù)據(jù)均高于未對照試件,這是由于桐油為易燃物,經(jīng)涂覆后相當(dāng)于在對照試件中添加了助燃劑,木材燃燒得更劇烈。煙與有毒氣體(如CO)在火災(zāi)中的危害往往大于火與熱,有毒煙氣能使人窒息,且能見度降低,降低受困人員自救能力?？偀熈?TSP)是材料燃燒性能指標(biāo)之一,其值越小,表面燃燒產(chǎn)生的煙氣越少。涂覆桐油的阻燃樣品TSP略高于阻燃樣品,但仍遠(yuǎn)低于未處理杉木素板及純桐油涂覆的試件,且CO有毒氣體釋放量也具有較理想的狀態(tài)。

表2 桐油涂覆阻燃處理杉木試件的CONE試驗(yàn)數(shù)據(jù)

熱釋放速率(HRR)和THR可評價(jià)材料燃燒過程中的熱釋放,分別表示在預(yù)設(shè)的熱輻射熱流強(qiáng)度下,樣品點(diǎn)燃后單位面積上熱量釋放速率和熱量釋放總量,兩者值越大,單位時(shí)間內(nèi)燃燒反饋給材料單位面積的熱量越多,材料在火災(zāi)中的危險(xiǎn)性越大。

由圖4A可知,木材燃燒時(shí)HRR有2個(gè)放熱峰,第1個(gè)放熱峰是木材點(diǎn)燃時(shí)的有焰燃燒,第2個(gè)放熱峰是燃燒初期在基材表面上形成的炭層沒有抵抗住熱輻射后,炭層破裂,下層基材繼續(xù)燃燒。當(dāng)試樣第2個(gè)熱釋放峰值越小且發(fā)生時(shí)間越長,則在實(shí)際火災(zāi)中越有利于采取補(bǔ)救措施。桐油涂覆的阻燃試件與對照樣和桐油涂覆樣具有相似的二階燃燒過程,即初期的木材纖維素的分解燃燒和基材的燃燒過程。對比發(fā)現(xiàn),與對照試件相比,桐油涂覆的阻燃試件第2個(gè)放熱峰值略有降低,且第2個(gè)HRR峰值出現(xiàn)試件延后120 s。5%APP阻燃處理的試件,整個(gè)測試過程基本上不燃燒,或處于陰燃狀態(tài),HRR曲線為一直線。相較于對照樣,PHRR由268.81 kW·m-2下降到39.35 kW·m-2,下降了85.36%。APP具有固相阻燃作用,能促進(jìn)木材催化脫水形成致密的炭層,致密炭層起到物理屏蔽熱量向木材內(nèi)部輻射的作用,降低木材熱降解生成可燃性揮發(fā)產(chǎn)物的速度和火強(qiáng)度,從而降低THR(圖4B),試件的THR變化規(guī)律與HRR基本吻合,這一結(jié)果說明了APP對木材具有顯著的阻燃作用。

A.熱釋放速率(HRR);B.總熱釋放量THR;C.煙生成速率(SPR);D.總煙釋放量(TSP)

2.4.2 煙釋放速率和總煙釋放量 煙生成速率(SPR)和總煙釋放量(TSP)是評價(jià)材料燃燒時(shí)發(fā)煙情況的重要指標(biāo)。由圖4C可知,未阻燃處理的杉木的SPR曲線有2個(gè)峰,對應(yīng)著燃燒過程中的2個(gè)放熱峰,阻燃處理后樣品的2個(gè)SPR峰值顯著降低,第2個(gè)SPR峰值基本消失,這一結(jié)果與HRR曲線基本一致,說明整個(gè)測試過程基本上不燃燒,或處于陰燃狀態(tài),產(chǎn)生的煙氣及總煙量也較少。由圖4D可知,涂覆桐油的阻燃樣品的第2個(gè)SPR峰值明顯延后,燃燒初中期,TSP也顯著低于未阻燃樣品,有利于火災(zāi)初期撲救。

2.4.3 阻燃樣品燃燒后的殘余物照片 木材燃燒時(shí)表面形成的炭化層保持完整且達(dá)到足夠的厚度,能有效屏蔽熱量向內(nèi)部傳遞,降低纖維素分解產(chǎn)生可燃物速度,從而達(dá)到木材阻燃的效果。因此,木材燃燒完后炭層結(jié)構(gòu)的完整度及殘?zhí)亢恳彩窃u價(jià)阻燃劑性能的重要指標(biāo)。

圖5為經(jīng)不同處理方式杉木試件CONE后殘余物照片。杉木素材燃燒較為完全,燃燒殘留物質(zhì)軟,呈白色灰分狀(圖5A,B),涂覆桐油前后杉木樣品的殘留量分別為20.16%和16.71%。由圖5C、圖5D可以看出,阻燃處理的樣品燃燒后生成較多的炭層顏色更深,炭層也較為完整,說明杉木經(jīng)阻燃處理,在燃燒過程中阻燃劑催化成炭機(jī)制,形成更多的炭層結(jié)構(gòu),提高阻燃樣品的阻燃性能。從表2可知,阻燃處理樣品殘?zhí)苛窟_(dá)33%以上,以上結(jié)果說明,炭層結(jié)構(gòu)有效阻隔熱量傳遞和揮發(fā)物的釋放,起到很好的阻燃效果。

A.未處理杉木;B.5%APP阻燃處理杉木;C.桐油涂覆杉木;D.桐油涂覆燃燒杉木

2.4.4 阻燃劑抗流失性分析 APP為水溶性阻燃劑,杉木素材及阻燃試件經(jīng)涂覆桐油前后阻燃劑的流失試驗(yàn)結(jié)果見圖6。對未經(jīng)涂覆桐油木材,經(jīng)過流失試驗(yàn)后阻燃劑幾乎全部從處理材中流失,且木材中可溶性脂肪、萜烯類和單寧等物質(zhì)伴生析出;涂覆桐油后,桐油固化在阻燃劑表面形成一層具有防水性能的高分子膜,這層保護(hù)膜具有疏水性,物理屏蔽阻燃劑與水的接觸,提高阻燃劑的抗流失性能。

圖6 阻燃劑的抗流失性

2.4.5 不同方式處理杉木的力學(xué)性能 為考察浸漬阻燃處理對木材力學(xué)性能的影響,對比了浸漬阻燃處理前后杉木的彈性模量(MOE)和靜曲強(qiáng)度(MOR),由圖7看出,阻燃木材與未處理材相比,阻燃處理后MOE顯著增大,增幅達(dá)40.29%,而MOR略有下降,為5.19%。由于桐油僅涂覆在木材表面,未對木材內(nèi)部細(xì)胞壁起到加固作用,涂覆桐油對木材力學(xué)性能影響甚微。

A.彈性模量;B.靜曲強(qiáng)度。

3 結(jié)論與討論

經(jīng)浸漬工藝,杉木試件的載藥率和LOI均隨著APP的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大而增加,阻燃處理后木材的載藥量越高,木材中阻燃的有效成分越多,阻燃效果越好[28]。APP濃度為5%時(shí),杉木載藥率為13.25%,LOI為34.5%,燃燒等級可達(dá)到B1級要求。桐油是可燃性干性油脂,對阻燃有一定的負(fù)面影響。阻燃試件涂覆桐油后,LOI略有下降,為29.3%,燃燒等級仍達(dá)到B2要求。從經(jīng)濟(jì)的角度考慮,采用該浸漬工藝處理木材時(shí),選擇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的APP水濃度即可達(dá)到理想的阻燃效果。CONE結(jié)果表明,較之素材,阻燃樣品整個(gè)測試過程處于陰燃狀態(tài),HRR曲線為一直線,且PHRR下降了85.36%,THR和SPR與HRR具有相似的變化規(guī)律,TSP也顯著降低。TG-DSC結(jié)果表明,涂覆桐油的阻燃處理樣品在800 ℃的失重率僅為素材的74.18%,殘?zhí)苛坑?5.75%上升到37.95%,阻燃處理后杉木的殘?zhí)苛匡@著增加。原位填充在木材細(xì)胞中的阻燃劑,影響著木材的熱解行為。較之杉木素板,阻燃處理樣品的熱解溫度區(qū)間為200～260 ℃,“三素”和APP起始分解溫度提前了60 ℃。結(jié)合DSC曲線可知,在200℃時(shí),APP吸收大量的熱量熔融分解,不斷奪取木材分子結(jié)構(gòu)的水分子,促進(jìn)木材脫水炭化,在木材表面形成炭化層,物理屏蔽熱量和物質(zhì)交換,阻燃處理樣品的CONE結(jié)果也明顯優(yōu)于未阻燃樣品。同時(shí),高溫下APP轉(zhuǎn)變?yōu)楦€(wěn)定的晶型,有利于木材表面炭層的熱穩(wěn)定性,增加殘?zhí)苛?TG和CONE結(jié)果進(jìn)一步佐證了這一結(jié)論。

抗流失性試驗(yàn)后,未涂覆桐油的阻燃木材APP幾乎全部流失,且木材中脂肪、萜烯類和單寧等可溶性物質(zhì)析出引起質(zhì)量損失率達(dá)4.93%。涂覆桐油可提高APP的抗流失性,忽略木材中可溶性物質(zhì)析出的質(zhì)量損失,APP的固著率為39.14%。參照美國木材防腐學(xué)會AWPA E11-2007考察阻燃劑的流失試驗(yàn),間隔一段時(shí)間置換新鮮水,木材內(nèi)部與環(huán)境間的APP濃度梯度相差較大,對未涂覆桐油樣品。流失試驗(yàn)后APP幾乎全部從處理材中流失,且可溶性脂肪、萜烯類和單寧等水溶性水分子物質(zhì)從木材中伴生析出,導(dǎo)致木材質(zhì)量損失。涂覆桐油的阻燃樣品,桐油固化在APP表面形成一層具有防水功能的高分子膜,物理封閉延緩阻燃劑的溶解,提高阻燃劑的抗流失性,與低分子量樹脂復(fù)合阻燃劑提高阻燃劑的抗流失性結(jié)論一致[29]。

阻燃木材與未處理材相比,阻燃處理后MOE顯著增大,增幅達(dá)40.29%,而MOR略有下降,為5.19%。由于桐油僅涂覆在木材表面,未對木材內(nèi)部細(xì)胞壁起到加固作用,因此,可忽略涂覆桐油對木材力學(xué)性能影響。力學(xué)性能是木材作為結(jié)構(gòu)材的重要指標(biāo)之一,采用無機(jī)系阻燃劑,通常阻燃材料的力學(xué)強(qiáng)度會有不同程度的下降[30-31]。本研究結(jié)果表明,阻燃木材與未處理材相比,阻燃處理后MOE顯著增大。產(chǎn)生上述變化的原因可能是APP阻燃處理使木材密度增大,APP進(jìn)入木材后物理填充在木材細(xì)胞壁上,增強(qiáng)木材的耐壓能力;同時(shí),APP水溶液相對溫和,處理工藝采取滿細(xì)胞法,處理時(shí)間短,阻燃液對木材原有物質(zhì)無明顯的溶出或分解作用,不會使木材因發(fā)生明顯降解而降低強(qiáng)度。

涂覆桐油對木材的力學(xué)性沒有明顯變化,這是由于桐油僅在木材表面固化成膜,并未對木材內(nèi)部細(xì)胞起到加固增強(qiáng)作用。